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浓缩铀
更新时间:2024-03-29 15:17:59

基本解释

  浓缩铀(Enriched Uranium),指经过同位素提炼后,铀-235含量超过90%的铀金属,与其相对的是贫化铀,不论是和平利用核能,还是为制造核武器,浓缩铀都是必要的材料,因此国际原子能机构希望能够控制全球各国所有铀浓缩活动,以防止核武器扩散。

  浓缩铀 - 概述

  铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素,具有放射性。在天然矿石中铀的三种同位素共生,其中铀-235的含量非常低,只有约0.7%。为满足核武器和核动力的需求,一些国家建造了铀浓缩厂,以天然铀矿作原料,运用同位素分离法(扩散法、离心法和激光法等)使天然铀的三种同位素分离,以提高铀-235的丰度,提炼浓缩铀。

  根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀-235为核电站发电用低浓缩铀,铀-235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。

  浓缩铀 - 制造工艺

  获得铀是非常复杂的系列工艺,要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程,而浓缩分离是其中最后的流程,需要很高的科技水平。获得1公斤武器级铀-235需要200吨铀矿石。 由于涉及核武器问题,铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。

  截至2012年,除了几个核大国之外,日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌握了铀浓缩技术。提炼浓缩铀通常采用气体离心法,气体离心分离机是其中的关键设备,因此美国等国家通常把拥有该设备作为判断一个国家是否进行核武器研究的标准。

  浓缩铀 - 提炼技术

  提纯浓缩铀-235含量的技术比较复杂,因为元素的各种同位素,用来提纯铀-235的主要方法有气体扩散法、离子交换法、气体离心法、蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等,其中以气体扩散法最成熟。分离后余下的尾料,即含铀-235约0.3%的贫化铀可作为贫铀弹的材料。

  用激光提纯浓缩铀-235的主要依据是激光有极好的单色性,以及各同位素原子的同位素光谱位移。用激光的方法提纯浓缩铀-235,生产设备可以大大简化,生产成本也可以大大降低。用激光提纯浓缩铀-235的技术有原子法和分子法。从发展的潜力来说分子法比原子法优越,一方面是因为分子法分离时使用的原料是铀的分子化合物,原料来源比较丰富;其次是在分离的工作过程中不需要加热,而原子法则需要加热到2000多度,使铀原料形成蒸气。高温铀蒸气有很强的腐蚀性。因此分子法的生产设备会比较简单,生产成本也相应较低。

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